CN110709004A - Ph测量装置和包括该ph测量装置的ph监测系统 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例提供了一种pH测量装置，包括：主体部分，包括在其中的中空部分以及形成在第一区域中以使得中空部分与外部连通的贯通部分；电极单元，包括参考电极和感测电极，所述参考电极和感测电极包括不同的材料并且被配置为通过使第一端位于所述中空部分中并且使与所述第一端相反的第二端通过所述贯通部分暴露于所述主体部分的外部来测量生物体中的pH；以及无线通信单元，其构造为将由电极单元感测的pH测量值发送到外部。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种用于诊断胃食管反流疾病的pH测量装置以及包括该pH测量装置的pH监测系统。
背景技术
尽管胃食管反流疾病被认为是美国等西方社会的普遍健康问题，但是由于生活方式、饮食习惯和压力的改变等原因，即使在韩国，胃食管反流疾病的患病率也在增加。为了诊断胃食管反流疾病，通常测量食道中的酸度(pH)，并且已经提出了内窥镜法或通过有线或无线方式测量食道中的pH的方法。
检查由胃酸反流引起的对食道组织的损伤程度的内窥镜检查方法涉及通过在胃食管连接处发生的炎症来诊断胃食管反流疾病。但是，因为超过一半的胃食管反流病患者显示出正常结果，没有可见的炎症，所以内窥镜检查方法存在可靠性和准确性的问题。一种测量食道pH的方法，用于评估对药物无反应或显示非典型症状的患者，并确定在一个操作前正常的酸暴露程度，该方法涉及将具有酸测量功能的导管通过鼻腔插入，将导管放在食管下括约肌上，并保持导管24小时。受检者总是携带与插入的测量装置相连的单独的测量单元，并且当他/她感觉到诸如反流的症状时，他/她会记录该症状，并在24小时后通过单独的分析做出诊断。然而，当通过有线方式执行测量食道中pH值的方法时，由于插入的导管可能引起鼻腔和咽部痛苦、疼痛和不适，并且在日常活动(例如进食或运动)中的测量存在局限性，降低了该方法的准确性。此外，由于有线方式执行24小时，但有时24小时之内可能不会出现症状，因此测量存在局限性。
发明内容
技术问题
为了解决这样的问题，本公开的实施例的目的是提供一种pH测量装置，该pH测量装置能够在插入食管壁的同时将无线测量的pH值发送到外部，并提供一种包括所述pH测量装置的pH监测系统。
解决问题的方案
本公开的实施方式提供了一种pH测量装置，其包括：主体部分，所述主体部分中包括中空部分和形成在第一区域中以使得所述中空部分与外部连通的贯通部分；电极单元，其包括参考电极和感测电极，所述参考电极和感测电极包括不同的材料并且被配置为通过使第一端位于所述中空部分中并且使与所述第一端相反的第二端通过所述贯通部分暴露于所述主体部分的外部来测量生物体中的pH；以及无线通信单元，其构造为将由电极单元感测的pH测量值发送到外部。
本公开的有益效果
根据本公开的实施例的pH测量装置和包括该pH测量装置的pH监测系统可以在将其插入到食道中的同时将pH测量值无线地发送到外部，以最小化使用者的痛苦，获得稳定的pH测量值，从而提高了诊断胃食管反流病的准确性。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施例的pH测量装置的概念图。
图2是示出图1的另一实施例的概念图。
图3是图1的pH测量装置的剖视图。
图4是示出图1的pH监测系统的电路配置的电路图。
图5是示出根据本公开的另一实施例的pH测量装置的概念图。
图6是用于描述其中图5的pH测量装置被插入生物体中的状态的视图。
具体实施方式
本公开的实施例提供了一种pH测量装置，包括：主体部分，该主体部分在其中包括中空部分以及形成在第一区域中以使得该中空部分与外部连通的贯通部分；电极单元，其包括参考电极和感测电极，所述参考电极和感测电极包括不同的材料并且被配置为通过使第一端位于所述中空部分中并且使与所述第一端相反的第二端通过贯通部分暴露于所述主体部分的外部来测量生物体中的pH；以及无线通信单元，其将由电极单元感测到的pH测量值发送到外部。
所述参考电极可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极，并且所述感测电极可以由金属氧化物形成，所述金属氧化物包括铱/铱氧化物(Ir/IrOx)、氧化锡(SnO2)、氧化铂(PtO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化铑(RhO2)、二氧化钌(RuO2)和五氧化二钽(Ta2O5)中的一种。
所述无线通信单元可以电连接到所述电极单元，并且进一步通过使用包括电感器和电容器的谐振电路将感测到的pH测量值发送到外部。
所述主体部分可以由陶瓷、聚合物和塑料中的至少一种材料形成。
所述的pH测量装置还可以包括密封构件，其被构造成在所述电极单元的所述第二端暴露于外部的状态下密封所述贯通部分。
从所述主体部分的表面向内凹入的凹槽可以形成在与所述主体部分的所述第一区域以预定间隔隔开的第二区域中。
本发明的一个实施例提出一种pH监测系统，包括：pH测量装置，所述pH测量装置包括：主体部分，所述主体部分包括在其中的中空部分以及形成在第一区域中以使所述中空部分与外部连通的贯通部分；电极单元，所述电极单元包括参考电极和感测电极，所述参考电极和所述感测电极包括不同的材料，并构造为通过使所述电极单元的第一端位于中空部分中并且使与所述第一端相对的第二端通过所述贯通部分暴露于主体部分的外部来测量生物体中的pH；以及无线通信单元，所述无线通信单元构造为将由电极单元感测的pH测量值发送到外部；和读取器，所述读取器构造为接收从所述pH测量装置的所述无线通信单元发送的pH测量值。
所述无线通信单元可以电连接到所述电极单元，并且可以进一步配置为通过使用包括电感器和电容器的谐振电路利用谐振频率将所感测的pH测量值发送到外部。
所述参考电极可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极，并且所述感测电极可以由金属氧化物形成，所述金属氧化物包括铱/铱氧化物(Ir/IrOx)、氧化锡(SnO2)、氧化铂(PtO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化铑(RhO2)、二氧化钌(RuO2)和五氧化二钽(Ta2O5)中的一种。
从所述主体部分的表面向内凹入的凹槽可以形成在与所述主体部分的第一区域隔开预定间隔的第二区域中。
根据附图\权利要求书和详细描述，本公开的其他特征和优点将变得更加明显。
本公开的实施例
本公开可以包括各种实施例和修改，并且其示例性实施例将在附图中示出并且将在本文中详细描述。通过以下结合附图对实施例的描述，本公开及其伴随方法的效果和特征将变得显而易见。然而，本公开不限于以下描述的实施例，并且可以以各种模式来体现。
现在将参考示出了本公开的实施例的附图来更全面地描述本公开，在附图中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且不再对其进行重复说明。
将理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制，这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。
如在此使用的，单数形式的“一个”、“一种”、“所述”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
将进一步理解，本文中使用的术语“包括”和/或“包含”明确存在所述特征或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征或部件。
将理解的是，当层、区域或元件被称为在另一层、区域或元件“上”时，其可以直接在另一层、区域或元件上，或者可以间接地在另一层、区域或元件上，而在其间具有中间层、区域或元件。
在附图中，为了便于说明，可能会放大元件的尺寸。换句话说，由于为了便于说明而任意地示出了附图中元件的尺寸和厚度，因此以下实施例不受其限制。
当特定实施例可以不同地实现时，特定处理顺序可以与所描述的顺序不同。例如，两个连续描述的过程可以基本上同时执行或以与所描述的顺序相反的顺序执行。
将理解的是，当层、区域或元件被称为“连接”时，该层、区域或元件可以直接连接，或者可以利用其间的中间层、区域或元件间接连接。例如，当电连接层、区域或元件时，该层、区域或元件可以直接电连接或可以利用它们之间的中间层、区域或元件间接地电连接。
图1是示出根据本公开的一个实施例的pH测量装置的概念图。图2是示出图1的另一实施例的概念图。图3是图1的pH测量装置的剖视图。图4是示出图1的pH监测系统的电路配置的电路图。
参考图1至图4，根据本公开的一个实施例的pH监测系统1可包括pH测量装置10和读取器20。
pH测量装置10可以插入被检者的食道壁中，并且可以将由使用向外突出而超过食道壁的电极单元所测量的pH测量值，发送到外部。具体地，pH测量装置10可以包括主体部分100、电极单元200和无线通信单元300。而且，pH测量装置10还可以包括用于密封主体部分100的密封构件400。
主体部分100可以在其中包括中空部分105和形成在第一区域中以使中空部分105与外部连通的贯通部分101。主体部分100的角可以是圆形的，以在将主体部分100插入食道壁时使受检者的不适感最小。另外，主体部分100可以由即使将主体部分100插入生物体内也无害的材料形成。例如，主体部分100可以由诸如陶瓷、聚合物、塑料或硅的材料形成。可替代地，主体部分100可以由对人体无害的柔性材料形成，例如，诸如被称为特氟隆的聚四氟乙烯(PTEE)、六氟丙烯(FEP)或全氟烷基乙烯基醚(PFA)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺或聚氨酯等的氟树脂。
贯通部分101可以形成在主体部分100的第一区域中，并且通过贯通部分101电连接到内部电路的电极单元200可以暴露于外部。尽管贯通部分101在沿与主体部分100的纵向不同的方向上暴露电极单元200的第一区域中形成，但是本公开不限于此。参考图2，在另一个实施例中，贯通部分101可以形成在主体部分100的一侧，以将电极单元200沿主体部分100的纵向而暴露于外部。参照图2，因为其中电极单元200在主体部分100的纵向上通过贯通部分101而暴露于外部的pH测量装置10可以具有细长的结构，所以pH测量装置10可以稳定地安装在粘膜下的组织上。在这种情况下，电极单元200可以被制造为金属丝(wire)，因此，可以通过使用内窥镜侧通道容易地插入。
电极单元200可以包括位于中空部分105中的第一端E1和与第一端E1相对并且通过贯通部分101暴露于主体部分100的外部的第二端E2，并且可以测量生物体内的酸度，即pH。电极单元200可以包括不同材料的参考电极210和感测电极230。参考电极210可以提供理想地独立于pH的电位，并且感测电极230可以提供取决于生物体特别是食道中的pH的电势。参考电极210和感测电极230之间的电势差可以从公式1得出。
[公式1]
T是温度值K，Vo是参考电极210的电压V，并且VpH是感测电极230的电压V。F是法拉第常数，n是在电化学电池反应中转移的电子的摩尔数，R是理想气体常数(8.3144J.K-1.mol-1)换句话说，电极单元200可以测量参考电极210的电位Vo和感测电极230的电位VpH，并且可以测量与电位差成比例的生物体内的pH值。
因为参考电极210和感测电极230的尺寸必须实现为当将pH测量装置10插入食道时不受食道蠕动的影响，所以参考电极210和感测电极230均可以通过使用有线方法或微机电系统(MEMS)方法制造为微电极。在这种情况下，参考电极210和感测电极230可以包括不同的材料。
参考电极210可以是包括银/氯化银(Ag/AgCl)的金属丝，并且感测电极230可以由包括铱/铱氧化物(Ir/IrOx)的金属氧化物形成，所述金属氧化物具有连续检测、易于制备以及对各种材料快速稳定反应的优点。然而，本公开不限于此，并且感测电极230可以由包括选自氧化锡(SnO2)、氧化铂(PtO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化铑(RhO2)、二氧化钌(RuO2)和五氧化二钽(Ta2O5)中的一种的金属氧化物形成。当感测电极230由包括Ir/IrOx的金属氧化物形成时，可以通过使用直接氧化方法来制造感测电极230。例如，可以通过将铱丝浸入6M的HCL溶液中，使用去离子水进行超声波清洗，用1M的NaOH溶液润湿表面，并在电烤箱中在800℃下氧化4分钟，以此制造感测电极230。
无线通信单元300可以将由电极单元200感测到的食道中的pH测量值发送到外部。只要无线通信单元300可以将pH测量值无线地发送到外部，尽管无线通信单元300可以使用任何方法；但是，以下将假设通过使用谐振电路将pH测量值发送到外部来描述本公开。无线通信单元300可以电连接到电极单元200，并且可以通过使用包括电感器320和电容器310的谐振电路将感测到的pH测量值发送到外部。包括电感器320和电容器310的谐振电路由于电连接到谐振电路的电极单元200的电势差，可以产生谐振频率。在这种情况下，当在本公开中电容器310是变容二极管时，可以通过使用根据pH浓度产生的电势差来改变电容器值，从而改变谐振频率。
位于被检者外部的读取器20可以检测谐振频率，并且可以根据谐振频率向被检者或检查者提供pH测量值。读取器20可以包括能够通过感应耦合来感测谐振频率的感测线圈21。而且，读取器20可以进一步包括能够存储以预定间隔测量的pH测量值的数据库(未示出)。通过在一定时间内使用以预定间隔存储在数据库(未示出)中的pH测量值，读取器20可以诊断受检者是否有反流。
因为将pH测量装置10插入到生物体内，所以为了防止有害物质从pH测量装置10的内部排放到外部或防止pH测量装置10因生物体中的体液而腐蚀，主体部分100必须被密封。在这种情况下，供电极单元200穿过的主体部分100的贯通部分101可以具有开口部分，并且，为了密封开口部分，pH测量装置10可以进一步包括密封构件400。密封构件400可以在电极单元200的第二端E2暴露于外部的状态下密封贯通部分101，并且可以由诸如硅之类的对人体无害的材料形成。
图5是示出根据本公开的另一实施例的pH测量装置10-1的概念图。图6是用于描述其中图5的pH测量装置10-1被插入生物体的的状态的视图。
参考图5和图6，根据本公开的另一实施例的pH测量装置10-1可以包括主体部分100、电极单元200、无线通信单元300和密封构件400。根据该另一实施例的pH测量装置10-1的元件除了在主体部分100中形成有凹槽107之外，与前一实施例的pH测量装置10相同，因此将不再重复说明。
主体部分100可以在其中包括中空部分105，并且可以包括在第一区域中形成的贯通部分101，使得中空部分105与外部连通。主体部分100的拐角可以是圆形的以在将主体部分100插入食道壁时最小化被检查者的不适。另外，主体部100可以由即使将主体部100插入到生物体内也无害的材料形成。贯通部分101可以形成在主体部分100的第一区域中，并且通过贯穿部分101电连接到内部电路的电极单元200可以暴露于外部。
从主体部分100的表面向内凹入的凹槽107可以形成在与主体部分100的第一区域隔开预定间隔的第二区域中。参照图5，可以将pH测量装置10或10-1插入食道壁中，以通过穿透一部分食道壁的开口露出电极单元200的一部分，并测量食道中的pH。在这种情况下，为了稳定地固定pH测量装置10-1，可以在食道壁内人工形成息肉g。凹槽107可以形成在主体部分100中，使得息肉g可以容易地插入到凹槽107中。尽管在图6中凹槽107形成在与贯通部分101相同的主体表面中，本公开不限于此。凹槽107可以形成在与形成有贯穿部101的第一表面相对的第二表面中，或者可以形成在第一表面和第二表面两者中。
多个不平坦部分P可以形成在凹槽107的外表面上。由于不平坦部分P增加了凹槽的外表面的粗糙度，凹槽107可以更稳定地固定在息肉g上。尽管不平坦部分P可以从凹槽107向外突出，如图5所示，本公开不限于此，不平坦部分P可以包括从主体部分100的表面向内凹入的多个凹槽。
如上所述，由于根据本公开的实施例的pH测量装置在被插入到食道中的同时将pH测量值无线地发送到外部，因此可以最小化使用者的痛苦，可以获得稳定的pH测量值，因此可以提高诊断胃食管反流病的准确性。
虽然已经参考本公开的实施例具体示出和描述了本公开，但是提供本公开是出于示例说明的目的，本领域的普通技术人员将理解，可以根据本公开形成各种变形和等同的其他实施例。因此，本公开的真正技术范围由所附权利要求的技术本质限定。
产业适用性
本公开提供了一种pH测量装置。而且，本公开的实施例可以应用于产业用途的可植入pH监测系统。
Claims (10)
1.一种pH测量装置，包括：
主体单元，所述主体单元包括位于其中的中空部分、和形成在第一区域中以使得所述中空部分与外部连通的贯通部分；
电极单元，其包括参考电极和感测电极，所述参考电极和感测电极包括不同的材料并且通过使第一端位于所述中空部分中并且使与所述第一端相反的第二端通过所述贯通部分暴露于所述主体单元的外部来测量生物体中的pH；以及
无线通信单元，其将由电极单元感测的pH测量值发送到外部。
2.根据权利要求1所述的pH测量装置，其中，
所述参考电极是银/氯化银(Ag/AgCl)电极，并且
所述感测电极由金属氧化物形成，所述金属氧化物包括铱/铱氧化物(Ir/IrOx)、氧化锡(SnO2)、氧化铂(PtO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化铑(RhO2)、氧化钌(RuO2)和五氧化钽(Ta2O5)中的一种。
3.根据权利要求1所述的pH测量装置，其中，
所述无线通信单元电连接到所述电极单元，并且进一步通过使用包括电感器和电容器的谐振电路将感测到的pH测量值发送到外部。
4.根据权利要求1所述的pH测量装置，其中，
所述主体单元由陶瓷、聚合物和塑料中的至少一种材料形成。
5.根据权利要求1所述的pH测量装置，还包括：
密封构件，其在所述电极单元的所述第二端暴露于外部的状态下密封所述贯通部分。
6.根据权利要求1所述的pH测量装置，其中
从所述主体部分的表面向内凹入的凹槽形成在与所述主体部分的所述第一区域以预定间隔隔开的第二区域中。
7.一种pH监测系统，包括：
pH测量装置，所述pH测量装置包括：主体单元，所述主体单元包括在其中的中空部分以及形成在第一区域中以使所述中空部分与外部连通的贯通部分；电极单元，所述电极单元包括参考电极和感测电极，所述参考电极和所述感测电极包括不同的材料，并通过使所述电极单元的第一端位于中空部分中并且使与所述第一端相对的第二端通过所述贯通部分暴露于主体单元的外部来测量生物体中的pH；以及无线通信单元，所述无线通信单元将由电极单元感测的pH测量值发送到外部；和
读取器，所述读取器接收由所述pH测量装置的所述无线通信单元所发送的pH测量值。
8.根据权利要求7所述的pH监测系统，其中
所述无线通信单元电连接到所述电极单元，并且进一步通过使用包括电感器和电容器的谐振电路，以谐振频率将所感测到的pH测量值发送到外部。
9.根据权利要求7所述的pH监测系统，其中
所述参考电极是银/氯化银(Ag/AgCl)电极，并且
所述感测电极由金属氧化物形成，所述金属氧化物包括铱/铱氧化物(Ir/IrOx)、氧化锡(SnO2)、氧化铂(PtO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化铑(RhO2)、氧化钌(RuO2)和五氧化钽(Ta2O5)中的一种。
10.根据权利要求7所述的pH监测系统，其中，
从所述主体单元的表面向内凹入的凹槽形成在与所述主体部分的第一区域隔开预定间隔的第二区域中。
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